钢性锚索保护套设计及应用

摘要：钢性锚索保护套采用内径为22.3mm的钢管加工而成，利用钢管端部的两个V形凹槽与锚索之间产生的摩擦力固定在锚索上，使锚索钢绞绳在外力的作用下不会散开。放炮时，钢性锚索保护套能有效防止冲击波对锚索外露部分造成的破坏，从而延长锚索使用寿命并稳定锚索的张拉效果，同时也减少了安全隐患。该钢性锚索保护套施工简便，节约施工时间而且可以再次回收利用。经过现场试验，效果显著；目前，在皖北煤电集团朱集西煤矿所有炮掘迎头已经全面投入使用。

关键词：锚索保护套；支护技术；掘进技术

一、矿井简介

皖北煤电集团朱集西煤矿位于安徽省淮南市潘集区贺疃乡境内，井田中心距淮南市洞山38km。区内陆路交通较为便利，南有淮阜铁路穿过，西至阜阳与京九线连接；北有茨淮新河可以通航，连接淮河航运。

朱集西煤矿是皖北煤电集团重要的接替矿井之一和“十二五”重要的经济增长点，矿井地质储量85578万t，可采储量43164.6万t。区内可采煤层12层，主要煤种为气煤和1/3焦煤，是优质的化工、动力和炼焦用煤。朱集西煤矿设计年产原煤400万吨，设计服务年限72.6年，同步配套建设一座400万吨/年的选煤厂；预计2014年7月1日矿井试投产，2018年达到设计年产原煤400万吨，2021年能将年产原煤提高至700万吨。矿井一水平开拓巷道埋藏深度达到-962m，巷道掘进过程中采用锚网喷索联合支护。朱集西煤矿目前正处于二期建设阶段。

二、巷道支护背景

朱集西煤矿井下巷道均选用直墙半圆拱断面，一次支护形式主要是采用锚网喷索联合支护。锚杆选用Φ22mm L=2800mm的左旋无纵筋高强螺纹钢锚杆，锚杆间排距700mm×700mm，树脂药卷锚固，锚杆布置从巷道正顶开始，按照巷道中心线对称布置，巷帮最下部锚杆距巷道施工底板不超过200mm；金属网采用Φ8mm螺纹钢加工的钢筋网，压茬搭接铺设，用锚杆盖板压固，钢筋网位于喷射混凝土中间，喷射混凝土强度等级为C20，喷层总厚度70mm。采用锚索+M5钢带加强支护，锚索选用Φ22mm L=6300mm的钢绞线，锚索间排距为1400mm×1400mm；为避免锚杆对钢带施工的影响，巷道顶部正中施工的锚索允许最大偏移不超过350mm，锚索均采用碟型托盘锚固，锚杆与锚索错茬布置；M5钢带选用规格为长×宽=1800mm×180mm的3眼M5钢带，钢带顺巷道压茬搭接布置。

三、提出问题

朱集西煤矿由于巷道断面大，锚索比较多，所以施工的锚索均采用胶性软管进行保护，但实际施工时迎头在放炮后，各个掘进头的外露锚索均有被崩开的现象。锚索外露部分劈开后，会大大缩短锚索的使用寿命和张拉效果，严重情况下，会使锚索失锚。朱集西矿巷道均属于深部巷道，巷道压力大；而且，巷道支护均采用了锚索进行加强支护；因此，锚索在朱集西矿巷道支护中起到极为重要的作用，同时，外露锚索劈开后也给井下工作人员的安全带来潜在威胁。

四、设计构思

如果将锚索外露部分使用的胶性软管保护套改为钢性锚索保护套，能增强保护套强度的同时，再利用保护套与锚索之间的摩擦力增强保护套的牢固力，在迎头放炮时，冲击波无法对外露锚索的保护套造成破坏，将达到对锚索外露部分的保护作用。

五、钢性锚索保护套设计

1、保护套的选用

朱集西矿使用的锚索外径为21.8mm，为了使套管对外露锚索有足够的摩擦力，同时，防止迎头放炮产生的冲击波对其造成破坏，需用内径为22.3mm的钢性套管。

2、钢性锚索保护套的设计

为了使钢性保护套能够牢固的套在外露锚索上，需要对套管的一端设计两个对称的V型凹槽，使其与外露锚索之间产生足够的摩擦力。钢性套管设计见图一。

3、钢性锚索保护套的使用设计

为了防止钢性保护套遭到意外破坏后，从外露锚索上脱落，安装钢性锚索保护套时，锚索需露出5mm，具体见图二。

六、钢性锚索保护套的试验

试验时间为2012年3月。

试验场所选在朱集西矿-860m水平一采区回风巷迎头，首批试验20个钢性锚索保护套，试验时间为5天，放炮次数为5次，试验效果：所有试验的钢性锚索保护套均未出现被放炮崩坏的现象；第二批试验30个钢性锚索保护套，试验时间为10天，放炮次数为7次，试验效果：所有试验的钢性锚索保护套均未出现被放炮崩坏的现象。

七、总结

1、试验结果显示：放炮时，钢性锚索保护套能有效防止冲击波对外露锚索造成的破坏。

2、杜绝了外露锚索被崩开的现象，延长了锚索使用寿命并稳定了锚索的张拉效果，同时也减少了安全隐患。

3、锚索的完好保护，减少了锚索失锚现象的发生，有利于巷道支护的稳定性。

4、钢性锚索保护套的试验成功，减少了巷道的后期维护成本，可以进行全矿推广，对于其他矿井也起到的指导性的作用。

5、该钢性锚索保护套施工简便，节约施工时间而且可以再次回收利用。

6、耙矸机前方的锚索保护套也可有效的防止钢丝绳反复弹打锚索致使锚索劈开，耙矸机后方的锚索保护套进行回收再利用。

目前该钢性锚索保护套已经在朱集西矿所有迎头全面使用，经过统计分析锚索外露部分保护率达到99.7%，取得的很好的效果。

作者简介：

张富军（1977-），男，皖北煤电集团朱集西煤矿采矿工程师，毕业于中国矿业大学矿业学院，硕士，主要从事采矿设计与研究。